JPH03245758A - Brushless motor - Google Patents

Brushless motor

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Publication number
JPH03245758A
JPH03245758A JP4328190A JP4328190A JPH03245758A JP H03245758 A JPH03245758 A JP H03245758A JP 4328190 A JP4328190 A JP 4328190A JP 4328190 A JP4328190 A JP 4328190A JP H03245758 A JPH03245758 A JP H03245758A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic pole
permanent magnet
magnet rotor
stator
iron core
Prior art date
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Pending
Application number
JP4328190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Suzuki
康夫 鈴木
Tetsuo Kawamoto
哲郎 川本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP4328190A priority Critical patent/JPH03245758A/en
Publication of JPH03245758A publication Critical patent/JPH03245758A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To facilitate manufacture of a stator winding by approximately equalizing the shape of a junctioned narrow magnetic pole and an auxiliary projecting piece to the shape of a wide magnetic pole, and winding stator windings, respectively, around a first coupling iron core and a second coupling iron core being separated in the diametrical direction. CONSTITUTION:A first coupling iron core 25a magnetically couples the center of a wide magnetic pole 23, formed in the shape to become approximately symmetrical in front and rear in the rotational direction of a permanent magnet rotor 10, with a yoke 31, and on it a stator winding 21 is wound, and a second coupling iron core 25b is provided at the position which makes an angle of 180 deg. in the rotational direction of the permanent magnet rotor to the first coupling iron core 25a, and magnetically couples one end of a narrow magnetic pole 24 with the yoke 31, and on it a stator winding 21 is wound. An auxiliary projecting piece 26 is coupled on the side of one end of the narrow magnetic pole 24, and is arranged along the periphery of the permanent rotor 10, and the shape of the jointed narrow magnetic pole 24 and the auxiliary projecting piece 26 is approximated to the shape of the wide magnetic pole 26.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は5直流電源により駆動されるブラシレスモータ
に関するものである。
The present invention relates to a brushless motor driven by a 5DC power source.

【従来の技術】[Conventional technology]

従来よりこの種のブラシレスモータとして、固定子の外
周を永久磁石回転子が回転するようにした形状のものが
提供されている。たとえば、第6図(a)に示すように
着磁された永久磁石回転子10と、第6図(b)に示す
ような突極型の磁極を有した固定子20とを組み合わせ
たものが知られている。また、永久磁石回転子1oの磁
極に対向する定位置には磁気感応素子(図示せず)が配
設され、永久磁石回転子10の通過する極性を検出する
。 固定子20は、等間隔に配置され固定千巻m21が巻装
された4極の主極22aと、隣接する各主極22aの間
に設けた補助極22bとを有している。固定子巻線21
は一対設けられ、磁気感応素子により検出された極性に
応じて通電タイミングが設定される。また、永久磁石回
転子10は、回転方向において等間隔で4極着磁した第
1の着磁部10aと、回転方向において等間隔で8極着
磁した第2の着磁部10bとを有している。このような
構成を有することにより、第4図に示すように、固定子
20が無励磁であるときのリラクタンストルクT2の波
形が、固定子の励磁による基本トルクT1の波形の2倍
の周期となるようにし、合成トルクが常に正になるよう
にして死点をなくすことによって、自起動を可能にして
いるのである。 上記構成では、自起動が可能な反面、永久磁石回転子1
0の着磁形態が複雑であって着磁が容易ではなく、また
、固定子20には主極22aのほかに補助極22bが必
要であるから、固定子20も複雑な形状になり作成が容
易ではないという問題があった。また、主極22aのほ
かに補助極22bが必要であるから、重量が増加し軽量
化できないという問題もあった。 永久磁石回転子10の着磁を容易にし、固定子20から
補助極を除去した構成としては、第7図に示す構成が考
えられる。この構成では、永久磁石回転子10と固定子
20とをそれぞれ2極とし、補助極を設ける代わりに、
永久磁石回転子10との対向部分の幅を広幅D1とした
幅広磁極23と狭幅D2 (1/ 2 D 1≦D2≦
1 /3 D 、)とした幅狭磁極24とを設け、かつ
、幅広磁極23と幅狭磁極24との中心線同士が電気角
で180度の位置から25〜45度偏位するように配置
しているものである。 このような構成によっても、第4図に示したような波形
の基本トルクT、とリラクタンストルクT2とが得られ
ることになる。したがって、合成トルクが常に正となり
死点のない自起動が可能なブラシレスモータを得ること
ができる。
Conventionally, this type of brushless motor has been provided in which a permanent magnet rotor rotates around the outer periphery of a stator. For example, a combination of a permanent magnet rotor 10 magnetized as shown in FIG. 6(a) and a stator 20 having salient magnetic poles as shown in FIG. 6(b) is used. Are known. Further, a magnetically sensitive element (not shown) is disposed at a fixed position facing the magnetic poles of the permanent magnet rotor 1o, and detects the polarity of the permanent magnet rotor 10 passing through. The stator 20 has four main poles 22a arranged at equal intervals and wound with 1,000 fixed turns m21, and auxiliary poles 22b provided between adjacent main poles 22a. Stator winding 21
are provided as a pair, and the energization timing is set according to the polarity detected by the magnetically sensitive element. The permanent magnet rotor 10 also includes a first magnetized section 10a that has four poles magnetized at equal intervals in the rotation direction, and a second magnetized section 10b that has eight poles magnetized at equal intervals in the rotation direction. are doing. With such a configuration, as shown in FIG. 4, the waveform of the reluctance torque T2 when the stator 20 is not energized has a period twice that of the waveform of the basic torque T1 when the stator is energized. By ensuring that the resultant torque is always positive and eliminating dead centers, self-starting is possible. In the above configuration, although self-starting is possible, the permanent magnet rotor 1
Since the magnetization form of 0 is complicated and magnetization is not easy, and the stator 20 requires an auxiliary pole 22b in addition to the main pole 22a, the stator 20 also has a complicated shape and is difficult to manufacture. The problem was that it was not easy. Further, since the auxiliary pole 22b is required in addition to the main pole 22a, there is a problem in that the weight increases and weight reduction cannot be achieved. As a configuration in which the permanent magnet rotor 10 is easily magnetized and the auxiliary poles are removed from the stator 20, the configuration shown in FIG. 7 can be considered. In this configuration, the permanent magnet rotor 10 and the stator 20 each have two poles, and instead of providing auxiliary poles,
A wide magnetic pole 23 whose width at the part facing the permanent magnet rotor 10 is a wide width D1 and a narrow width D2 (1/2 D 1≦D2≦
A narrow magnetic pole 24 with a width of 1/3 D, ) is provided, and the center lines of the wide magnetic pole 23 and the narrow magnetic pole 24 are arranged to be deviated by 25 to 45 degrees from a position of 180 degrees in electrical angle. This is what we are doing. With such a configuration as well, the basic torque T and reluctance torque T2 having waveforms as shown in FIG. 4 can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a brushless motor in which the resultant torque is always positive and is capable of self-starting without a dead center.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

上記第7図構成では、永久磁石回転子10の着磁形態が
簡略化され、かつ、固定子20の形状が簡単になる結果
、製造が容易になり、軽量化につながるという利点があ
る。しかしながら、幅広磁極23に対して幅狭磁極24
が等間隔位置から偏位しているので、幅広磁極23と幅
狭磁極24との間隔が等間隔位置である場合に比較して
狭くなり、固定子巻線21の巻装スペースが制限される
ことになる。また、幅広磁極23と幅狭磁極24との間
隔が狭いから、幅広磁極23と幅狭磁極24とにそれぞ
れ巻装された各固定子巻線21の絶縁距離が小さくなり
、両固定子巻線21の間での絶縁が十分にとれなくなる
場合がある。さらに、幅広磁極23と幅狭磁極24との
間隔が狭いと、固定子巻線21が巻きにくくなるという
問題もある。 さらに、第6図と第7因とのいずれの構成においても、
永久礎石回転子10が固定子20の外側で回転する構成
となっているから、固定子巻線21が全体積に占める割
合(すなわち、占積率)が比較的小さくなり、大きなト
ルクを得ようとすると、全体の直径が大形化するもので
あった。たとえば、櫛付きヘアドライヤ等では、ハウジ
ングにおいてモータを格納した部分を握るから、ハウジ
ングの直径を30〜40ftにしなければならないが、
従来のブラシレスモータで必要なトルクを得ようとすれ
ば、直径が60mm程度になり使い勝手が悪いという問
題があった。また、歯科医用のグラインダや微細加工機
用の小形グラインダなどでは、ペンのように持つことが
多いから、直径16+v以下であることが望まれ、しか
も、IOW程度の出力が得られるようにする必要がある
が、小径がっ高出力を得るのは困難であった。さらに、
これらのモータとしては、110000rp以上の回転
速度が得られることが望ましいが、固定子20の外側で
永久磁石回転子10が回転する構成では、動バランスが
とりにくいとともに、慣性モーメントが大きくなること
から、高速に回転させるのが困難であった。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、固
定子巻線の巻装が比較的容易で製造しやすいとともに軽
量であって、さらには、固定千巻線の占積率が大きくと
れて直径が小さくできるとともに、動バランスがとりや
すく高速で回転させることができるようにしたブラシレ
スモータを提供しようとするものである。
The structure shown in FIG. 7 has the advantage that the magnetization form of the permanent magnet rotor 10 is simplified and the shape of the stator 20 is simplified, which facilitates manufacturing and leads to weight reduction. However, the narrow magnetic pole 24 is different from the wide magnetic pole 23.
are deviated from the equidistant positions, the interval between the wide magnetic poles 23 and the narrow magnetic poles 24 is narrower than when they are equidistant, and the winding space for the stator winding 21 is restricted. It turns out. In addition, since the distance between the wide magnetic pole 23 and the narrow magnetic pole 24 is narrow, the insulation distance between each stator winding 21 wound around the wide magnetic pole 23 and the narrow magnetic pole 24 is shortened, and both stator windings There may be cases where sufficient insulation between the parts 21 cannot be obtained. Furthermore, if the distance between the wide magnetic pole 23 and the narrow magnetic pole 24 is narrow, there is also the problem that it becomes difficult to wind the stator winding 21. Furthermore, in both configurations of FIG. 6 and the seventh cause,
Since the permanent cornerstone rotor 10 is configured to rotate outside the stator 20, the proportion of the stator winding 21 in the total volume (i.e., the space factor) is relatively small, and a large torque can be obtained. If so, the overall diameter would become larger. For example, in a hair dryer with a comb, etc., the diameter of the housing must be 30 to 40 feet because the part of the housing that houses the motor is held.
If a conventional brushless motor were to be used to obtain the necessary torque, the diameter would be approximately 60 mm, making it difficult to use. In addition, grinders for dentists and small grinders for microprocessing machines are often held like pens, so it is desirable that they have a diameter of 16+v or less, and they also need to be able to obtain an output of about IOW. However, it was difficult to obtain high output with a small diameter. moreover,
It is desirable for these motors to have a rotational speed of 110,000 rpm or more, but in a configuration where the permanent magnet rotor 10 rotates outside the stator 20, it is difficult to maintain dynamic balance and the moment of inertia becomes large. , it was difficult to rotate at high speed. The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and it is relatively easy to wind the stator winding, easy to manufacture, lightweight, and has a large space factor of the fixed winding. It is an object of the present invention to provide a brushless motor which can be made small in diameter, has easy dynamic balance, and can be rotated at high speed.

【課題を解決するための手段1 本発明では、上記目的を達成するために、異磁極を回転
方向に等間隔で着磁した2極の永久磁石回転子と、それ
ぞれ永久磁石回転子の着磁面に対向する幅広磁極と幅狭
磁極とを1極ずつ備えた固定子と、永久磁石回転子の着
磁面に対向する定位置に固定され通過する永久磁石回転
子の磁極の極性を検出する磁気感応素子と、磁気感応素
子により検出された極性に応じて幅広磁極と幅狭磁極と
の極性が交互に切り換わるように固定子巻線に通電する
電流切換回路とを設け、固定子に、永久磁石回転子の外
周を囲む形に配設されたヨークと、永久磁石回転子の回
転方向における前後に略対称となる形状に形成された幅
広磁極の中央部とヨークとを磁気結合し固定子巻線が巻
装された第1の連結鉄芯と、第1の連結鉄芯に対して永
久磁石回転子の回転方向に180度をなす位置に設けら
れ幅狭ia極の一端部とヨークとを磁気結合し固定子巻
線が巻装された第2の連結鉄芯と、永久磁石回転子の回
転方向における幅狭磁極の上記一端部側で結合され永久
磁石回転子の外周面に沿って配設された非磁性体よりな
る補助突片とを設け、幅狭磁極と補助突片とを結合した
形状と幅広磁極の形状とをほぼ等しくしているのである
。 【作用】 上記構成によれば、直径方向に離間した第1の連結鉄芯
と第2の連結鉄芯とにそれぞれ固定子巻線を巻装するよ
うにしているので、一対の固定子巻線の間の距離を大き
くとることができ、固定子巻線の巻装が比較的容易で製
造しゃすくなり、絶縁距離も大きくとれるのである。ま
た、補助極を不要として軽量化できる構成とし、しかも
、固定子巻線の占積率を高めることによって、高トルク
かつ小形化できる構成としているのである。さらに、永
久磁石回転子を固定子の内側で回転する構成とすること
により、回転部分の慣性モーメントを小さくするととも
に、動バランスをとりやすくして高速で回転させられる
ようにしているのである。
[Means for Solving the Problems 1] In order to achieve the above object, the present invention provides a two-pole permanent magnet rotor in which different magnetic poles are magnetized at equal intervals in the rotational direction, and a permanent magnet rotor with two poles magnetized at equal intervals in the rotational direction. The stator has one wide magnetic pole and one narrow magnetic pole facing the surface, and the polarity of the magnetic poles of the permanent magnet rotor that is fixed in a fixed position facing the magnetized surface of the permanent magnet rotor and passes through is detected. A stator is provided with a magnetically sensitive element and a current switching circuit that energizes the stator winding so that the polarity of the wide magnetic pole and the narrow magnetic pole is alternately switched in accordance with the polarity detected by the magnetically sensitive element, A stator is created by magnetically coupling a yoke disposed to surround the outer periphery of a permanent magnet rotor and the yoke to the center of a wide magnetic pole formed in a shape that is approximately symmetrical from front to back in the rotation direction of the permanent magnet rotor. A first connecting iron core around which a winding is wound, and a yoke and one end of a narrow ia pole provided at a position making 180 degrees in the rotational direction of the permanent magnet rotor with respect to the first connecting iron core. and a second connecting iron core on which the stator windings are wound, and a second connecting iron core that is magnetically coupled to the first end of the narrow magnetic pole in the rotational direction of the permanent magnet rotor, and is coupled along the outer circumferential surface of the permanent magnet rotor. An auxiliary protrusion made of a non-magnetic material is provided, and the shape of the narrow magnetic pole and the auxiliary protrusion is made almost equal to the shape of the wide magnetic pole. [Function] According to the above configuration, since the stator windings are respectively wound around the first connecting iron core and the second connecting iron core which are spaced apart in the diametrical direction, the pair of stator windings This allows for a large distance between the stator windings, relatively easy winding of the stator winding, and ease of manufacturing, as well as a large insulation distance. Furthermore, the structure is such that the weight can be reduced by eliminating the need for auxiliary poles, and by increasing the space factor of the stator windings, the structure can be made high in torque and compact. Furthermore, by configuring the permanent magnet rotor to rotate inside the stator, the moment of inertia of the rotating part is reduced, and dynamic balance is easily maintained, allowing high-speed rotation.

【実施例】【Example】

第1図および第2図に示すように、永久磁石回転子10
は、回転方向において等間隔で2極に着磁された円柱状
の永久磁石であって、回転中心には回転軸11が挿通さ
れる。 固定子20は、永久磁石回転子10の外周を囲む形で配
設され、固定子20の要所には固定子巻線21が巻装さ
れる。すなわち、固定子20の鉄芯は、珪素鋼板やアモ
ルファス鋼板の薄板を積層して円筒状に形成されたもの
であって、内周面における直径方向の2カ所から第1の
連結鉄芯25aおよび第2の連結鉄芯25bがそれぞれ
一体に突設され、各連結鉄芯25a、25bに固定子巻
線21がバイファイラ巻きによって巻装されている。第
1の連結鉄芯25aの先端には幅広磁極23の中央部が
一体に結合され、第2の連結鉄芯25bの先端には幅狭
磁極24の一端部が一体に結合されている。さらに、幅
狭磁極24の上記一端部側には、非磁性体よりなる補助
突片26が結合されている。また、幅狭磁極24と補助
突片26とを結合した形状と、幅広磁極23の形状とは
ほぼ等しくなる。したがって、両連結鉄芯25a。 25bに巻装される各固定子巻線21を巻数が等しくな
るように形成できるのである。すなわち、補助突片26
を形成したことによって、両連結鉄芯25a、25bに
対する固定子巻線21の巻装スペースが等しくなり、し
かも、両連結鉄芯25a、25bが直径方向にMEして
いることによって、巻装スペースを大きくとることがで
きるのである8その結果、固定子巻線21の巻装作業が
容易になるのである。また、固定子巻線21が永久磁石
回転子1oの外側に配設されていることによって、永久
磁石回転子10が固定子2oの外側に配置されている場
合に比較すると、固定子巻線21の巻装スペースを大き
くとることができ、従来に比較して固定子巻線21の巻
装スペースを大幅に増加させて占積率を高めることがで
きるのである1幅広磁極23と幅狭磁極24とは、永久
磁石回転子10の外周面に対して適宜間隙を介して対向
する。ここに、幅狭磁極23は、永久磁石回転子10と
の対向面積が、幅広磁極24に比較して172〜1/3
となるように形成されている。 固定子1は、円筒状に形成され外殻となるヨーク31の
内周面に密着した形で配設されている。 ヨーク31の両端面は、それぞれ軸受基台32a。 32bにより閉塞される。軸受基台32a、32bには
、結合凹所33が形成されており、ヨーク31の両端部
に形成された結合片34を結合凹所33にかしめること
により、ヨーク31に対して軸受基台32a、32bが
固定されるようになっている。各軸受基台32a、32
bの中央部には、焼結合金などにより形成された含油軸
受である軸受35がそれぞれ保持され、各軸受35によ
って回転軸11の両端部がそれぞれ回動自在に支承され
る。また、一方の軸受基台32aには、プリント基板よ
りなる端子板36が装着され、永久磁石回転子10の磁
極面に対向する位置で永久磁石回転子10の磁極の極性
を検出できるように配設されたホールIC等の磁気感応
素子37のリード線が端子板36に接続される。 次に動作を説明する。いま、幅広磁極23の幅D1を電
気角で150度とし、幅狭磁極24の幅り、を電気角で
90度とする。永久磁石回転子10から発生している磁
束は一定であるから、幅広磁極23に比較して幅狭磁極
24に対する磁束の集中度が高くなり、永久磁石回転子
10との間での吸引力は、幅広磁極23よりも幅狭磁極
24のほうが大きくなる。すなわち、無励磁状態では、
永久磁石回転子10は固定子20に対して第3図(a)
の位置で停止することになる。したがって、永久磁石回
転子10において幅広磁極23と対向する磁極の中心位
置は、幅広磁極23の中心位置からずれて位置すること
になる。 この状態から、第3図(b)に示すように、幅広磁極2
3がN極、幅狭磁極24がS極となるように、固定予巻
M21を励磁すると、永久磁石回転子10のN極と幅広
磁極23との反発力によって、永久磁石回転子10は右
回りに回転することになる。すなわち、自起動が可能に
なるのである。その後、永久磁石回転子10が第3図(
e)の状態まで回転すると、磁気感応素子37により検
出される極性が反転するから、幅広磁極23と幅狭磁極
24との励磁極性が反転するように固定子巻線21の通
電方向を切り換える。すなわち、幅広磁極23がS極と
なるように通電する。これによって、永久磁石回転子1
0と固定子20との間に反発力が作用して永久磁石回転
子10は回転状態を継続するのである。さらに、第3図
(d)の状態を通過して、再び第3図(b)の状態に戻
り永久磁石回転子10の回転が続行されるのである。励
磁時の基本トルクT、と無励磁時のリラクタンストルク
T2とは、第4図に示すような関係となり、合成トルク
は常に正となるのであって、自起動が可能になるのであ
る。さらに詳しく説明すれば、幅広磁極23は電気角で
約150度、幅狭磁極24は電気角で約90度に設定さ
れており、上述した配置間係に設定することによって幅
狭磁極24の平均の中心位置は、第2の連結鉄芯25b
の中心線から約45度だけずれた位置に偏位させたこと
に相当する。したがって、リラクタンストルクT2が基
本トルクT1のπ、2πの位置で最大になり、合成トル
クが0にならないのである。第4図におけるθ1.θ2
は永久磁石回転子10が安定して停止する位置を示して
いる。θ、は第3図(1)の位置に相当する。なお、無
励磁時における永久磁石回転子10の位置は定位置であ
るから、起動時のトルクも一定になるのである。ここに
おいて、第3因では無励磁時に、永久磁石回転子10の
N極が幅広磁極23と対向しているが、S極が対向する
場合も同様である。 磁気感応素子37の出力に基づく固定子巻線21への通
電方向の切換は、第5図に示したような電流切換回路に
より行われる。固定子巻線21は、各連結鉄芯25a、
25bに対してバイファイラ巻きによって連続して巻装
されており、各線路がそれぞれ別のコイルL 3. L
 2を形成するようにしである。第3図(b)の位置で
は、磁気感応素子37は、永久磁石回転子10のN極を
検出しており、この位置では、トランジスタQ、をオン
にするように信号を出力する。トランジスタQ、がオン
であるときに、トランジスタQ、がオン、トランジスタ
Q2がオフになるように抵抗R1〜R3の定数を設定し
、トランジスタQ、がオンになるとコイルL1により幅
広磁極23がN極となるような接続関係に設定しておけ
ば、永久磁石回転子10が第3図(b)の状態から回転
することになる1次に、磁気感応素子37が、永久磁石
回転子10のS極を検出すると、トランジスタQ、がオ
フになり、トランジスタQ1がオフ、トランジスタQ2
がオンになる。このとき、コイルL2に通電されるから
、コイルL2により幅広磁極23がS極となるような接
続関係に設定しておけば、永久磁石回転子10が第3図
(c)の状態から回転することになる。 このように、磁気感応素子37によって検出される極性
に応じて固定子巻線21を形成する各コイルL 1. 
L zへの通電状態を切り換えることにより、永久磁石
回転子10を回転させ続けることができるのである。 以上の構成によれば、回転部分の直径が小さく、慣性モ
ーメントが小さくなるので、動バランスがとりやすく、
たとえば、永久磁石回転子10の直径を10zm以下に
して50000rpmといった非常に高速な回転速度を
得ることも可能になるのである。また、上述したように
固定子巻線21の占積率を大きくとることができるがら
、小形ながらも高出力が得られ、たとえば、直径16z
zの小径でIOWといっな高出力を得ることも可能にな
る。したがって、ヘアドライヤや小形のグラインダなど
に好適なモータを得ることができるのである。
As shown in FIGS. 1 and 2, a permanent magnet rotor 10
is a cylindrical permanent magnet magnetized into two poles at equal intervals in the rotation direction, and the rotation shaft 11 is inserted through the rotation center. The stator 20 is disposed so as to surround the outer periphery of the permanent magnet rotor 10, and stator windings 21 are wound around important parts of the stator 20. That is, the iron core of the stator 20 is formed into a cylindrical shape by laminating thin sheets of silicon steel plates or amorphous steel plates, and the first connecting iron core 25a and Second connecting iron cores 25b are integrally provided, and the stator winding 21 is wound around each connecting iron core 25a, 25b by bifilar winding. The center portion of the wide magnetic pole 23 is integrally connected to the tip of the first connecting iron core 25a, and one end portion of the narrow magnetic pole 24 is integrally connected to the tip of the second connecting iron core 25b. Further, an auxiliary protrusion 26 made of a non-magnetic material is coupled to the one end side of the narrow magnetic pole 24. Further, the shape of the narrow magnetic pole 24 and the auxiliary protruding piece 26 combined is almost the same as the shape of the wide magnetic pole 23. Therefore, both connecting iron cores 25a. Each stator winding 21 wound around 25b can be formed to have the same number of turns. That is, the auxiliary protrusion 26
By forming these, the winding space of the stator winding 21 with respect to both connecting iron cores 25a, 25b becomes equal, and since both connecting iron cores 25a, 25b are ME in the diametrical direction, the winding space becomes equal. As a result, the winding work of the stator winding 21 becomes easier. Furthermore, since the stator winding 21 is disposed outside the permanent magnet rotor 1o, the stator winding 21 is disposed outside the permanent magnet rotor 1o. 1 Wide magnetic pole 23 and narrow magnetic pole 24 and are opposed to the outer circumferential surface of the permanent magnet rotor 10 with an appropriate gap therebetween. Here, the area of the narrow magnetic pole 23 facing the permanent magnet rotor 10 is 172 to 1/3 that of the wide magnetic pole 24.
It is formed so that The stator 1 is disposed in close contact with the inner peripheral surface of a yoke 31 that is formed into a cylindrical shape and serves as an outer shell. Both end surfaces of the yoke 31 are bearing bases 32a, respectively. 32b. A coupling recess 33 is formed in the bearing bases 32a and 32b, and by caulking the coupling pieces 34 formed at both ends of the yoke 31 into the coupling recess 33, the bearing base is attached to the yoke 31. 32a and 32b are fixed. Each bearing base 32a, 32
Bearings 35, which are oil-impregnated bearings made of sintered alloy or the like, are held at the center of b, and both ends of the rotating shaft 11 are rotatably supported by each bearing 35, respectively. Further, a terminal plate 36 made of a printed circuit board is attached to one of the bearing bases 32a, and is arranged so that the polarity of the magnetic poles of the permanent magnet rotor 10 can be detected at a position facing the magnetic pole surface of the permanent magnet rotor 10. Lead wires of the provided magnetically sensitive element 37 such as a Hall IC are connected to the terminal board 36 . Next, the operation will be explained. Now, the width D1 of the wide magnetic pole 23 is assumed to be 150 degrees in electrical angle, and the width of the narrow magnetic pole 24 is assumed to be 90 degrees in electrical angle. Since the magnetic flux generated from the permanent magnet rotor 10 is constant, the concentration of magnetic flux on the narrow magnetic pole 24 is higher than that on the wide magnetic pole 23, and the attractive force between it and the permanent magnet rotor 10 is , the narrow magnetic pole 24 is larger than the wide magnetic pole 23. That is, in the non-excited state,
The permanent magnet rotor 10 is shown in FIG. 3(a) with respect to the stator 20.
It will stop at the position. Therefore, the center position of the magnetic pole facing the wide magnetic pole 23 in the permanent magnet rotor 10 is shifted from the center position of the wide magnetic pole 23. From this state, as shown in FIG. 3(b), the wide magnetic pole 2
When the fixed prewinding M21 is energized so that 3 is the N pole and the narrow magnetic pole 24 is the S pole, the permanent magnet rotor 10 is rotated to the right by the repulsive force between the N pole of the permanent magnet rotor 10 and the wide magnetic pole 23. It will rotate around. In other words, self-starting becomes possible. Thereafter, the permanent magnet rotor 10 is rotated as shown in FIG.
When it rotates to state e), the polarity detected by the magnetically sensitive element 37 is reversed, so the direction of energization of the stator winding 21 is switched so that the excitation polarity of the wide magnetic pole 23 and the narrow magnetic pole 24 is reversed. That is, the current is applied so that the wide magnetic pole 23 becomes the S pole. As a result, the permanent magnet rotor 1
A repulsive force acts between the permanent magnet rotor 10 and the stator 20, and the permanent magnet rotor 10 continues to rotate. Furthermore, the state shown in FIG. 3(d) is passed and the state shown in FIG. 3(b) is returned again, and the rotation of the permanent magnet rotor 10 is continued. The basic torque T during excitation and the reluctance torque T2 during non-excitation have a relationship as shown in FIG. 4, and the resultant torque is always positive, making self-start possible. To explain in more detail, the wide magnetic pole 23 is set to approximately 150 degrees in electrical angle, and the narrow magnetic pole 24 is set to approximately 90 degrees in electrical angle. The center position of the second connecting iron core 25b
This corresponds to a position offset by about 45 degrees from the center line of Therefore, the reluctance torque T2 becomes maximum at the positions of π and 2π of the basic torque T1, and the resultant torque does not become zero. θ1 in FIG. θ2
indicates a position where the permanent magnet rotor 10 stably stops. θ corresponds to the position in FIG. 3(1). Note that since the permanent magnet rotor 10 is in a fixed position when not energized, the torque at startup is also constant. Here, in the third factor, the north pole of the permanent magnet rotor 10 faces the wide magnetic pole 23 during non-excitation, but the same is true when the south pole faces the wide magnetic pole 23. Switching of the current direction to the stator winding 21 based on the output of the magnetically sensitive element 37 is performed by a current switching circuit as shown in FIG. The stator winding 21 includes each connecting iron core 25a,
25b is continuously wound by bifilar winding, and each line is a separate coil L3. L
2. In the position shown in FIG. 3(b), the magnetically sensitive element 37 detects the north pole of the permanent magnet rotor 10, and in this position outputs a signal to turn on the transistor Q. The constants of resistors R1 to R3 are set so that when transistor Q is on, transistor Q is on and transistor Q2 is off. When transistor Q is on, wide magnetic pole 23 is turned to N pole by coil L1. If the connection relationship is set so that the permanent magnet rotor 10 rotates from the state shown in FIG. When a pole is detected, transistor Q is turned off, transistor Q1 is turned off, transistor Q2 is turned off,
is turned on. At this time, the coil L2 is energized, so if the connection is set so that the wide magnetic pole 23 becomes the S pole due to the coil L2, the permanent magnet rotor 10 will rotate from the state shown in FIG. 3(c). It turns out. In this way, each coil L1 forming the stator winding 21 is determined according to the polarity detected by the magnetically sensitive element 37.
By switching the energization state to Lz, the permanent magnet rotor 10 can be kept rotating. According to the above configuration, the diameter of the rotating part is small and the moment of inertia is small, so it is easy to maintain dynamic balance.
For example, it is possible to obtain a very high rotation speed of 50,000 rpm by reducing the diameter of the permanent magnet rotor 10 to 10 zm or less. In addition, as described above, the space factor of the stator winding 21 can be increased, and high output can be obtained despite the small size.
It is also possible to obtain high output such as IOW with a small diameter of z. Therefore, a motor suitable for hair dryers, small grinders, etc. can be obtained.

【発明の効果】【Effect of the invention】

本発明は上述のように、異磁極を回転方向に等間隔で着
磁した2極の永久磁石回転子と、それぞれ永久磁石回転
子の着磁面に対向する幅広磁極と幅狭磁極とを1極ずつ
備えた固定子と、永久磁石回転子の着磁面に対向する定
位置に固定され通過する永久磁石回転子の磁極の極性を
検出する磁気感応素子と、磁気感応素子により検出され
た極性に応じて幅広磁極と幅狭磁極との極性が交互に切
り換わるように固定子巻線に通電する電流切換回路とを
設け、固定子に、永久磁石回転子の外周を囲む形に配設
されたヨークと、永久磁石回転子の回転方向における前
後に略対称となる形状に形成された幅広磁極の中央部と
ヨークとを磁気結合し固定子巻線が巻装された第1の連
結鉄芯と、第1の連結鉄芯に対して永久磁石回転子の回
転方向に180度をなす位置に設けられ幅狭磁極の一端
部とヨークとを磁気結合し固定子巻線が巻装された第2
の連結鉄芯と、永久磁石回転子の回転方向における幅狭
磁極の上記一端部側で結合され永久磁石回転子の外周面
に沿って配設された非磁性体よりなる補助突片とを設け
、幅狭磁極と補助突片とを結合した形状と幅広磁極の形
状とをほぼ等しくしているものであり、直径方向に離開
した第1の連結鉄芯と第2の連結鉄芯とにそれぞれ固定
子巻線を巻装するようにしているので、一対の固定子巻
線の間の距離を大きくとることができ、固定子巻線の巻
装が比較的容易で製造しやすくなるとともに、絶縁距離
が大きくとれるという利点がある。 また、補助極を不要として軽量化できる構成とし、しか
も、固定子巻線の占積率を高めることによって、高トル
クかつ小形化できる構成としているのである。さらに、
永久磁石回転子を固定子の内側で回転する構成としてい
るので、回転部分の慣性モーメントが小さくなるととも
に、動バランスがとりやすくなり、高速で回転させるこ
とが可能になるという効果がある。
As described above, the present invention includes a two-pole permanent magnet rotor in which different magnetic poles are magnetized at equal intervals in the rotation direction, and one wide magnetic pole and one narrow magnetic pole facing the magnetized surface of the permanent magnet rotor. A stator having each pole, a magnetically sensitive element that is fixed at a fixed position facing the magnetized surface of the permanent magnet rotor and detects the polarity of the magnetic pole of the passing permanent magnet rotor, and the polarity detected by the magnetically sensitive element. A current switching circuit that energizes the stator windings is provided so that the polarity of wide magnetic poles and narrow magnetic poles is alternately switched according to the current. a first connecting iron core around which a stator winding is wound, the yoke magnetically coupling the yoke to the center part of a wide magnetic pole formed in a shape that is approximately symmetrical in the front and rear directions in the rotational direction of the permanent magnet rotor; and a first connecting iron core, which is provided at a position making 180 degrees in the rotational direction of the permanent magnet rotor with respect to the first connecting iron core, magnetically couples one end of the narrow magnetic pole to the yoke, and is wound with a stator winding. 2
and an auxiliary protrusion made of a non-magnetic material that is connected to the one end side of the narrow magnetic pole in the rotation direction of the permanent magnet rotor and arranged along the outer peripheral surface of the permanent magnet rotor. , the combined shape of the narrow magnetic pole and the auxiliary protrusion is approximately equal to the shape of the wide magnetic pole, and the first connecting iron core and the second connecting iron core separated in the diametrical direction each have Since the stator windings are wound, the distance between a pair of stator windings can be increased, making it relatively easy to wind the stator windings, making it easier to manufacture, and improving insulation. It has the advantage of being able to cover a large distance. Furthermore, the structure is such that the weight can be reduced by eliminating the need for auxiliary poles, and by increasing the space factor of the stator windings, the structure can be made high in torque and compact. moreover,
Since the permanent magnet rotor is configured to rotate inside the stator, the moment of inertia of the rotating part is reduced, dynamic balance is easily maintained, and high speed rotation is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)(b)はそれぞれ本発明の実施例を示す縦
断面図と水平断面図、第2図は同上の分解斜視図、第3
図および第4図は同上の動作説明図、第5図は同上に用
いる電流切換回路の一例を示す回路図、第6図(、)は
従来の永久磁石回転子の−例を示す斜視図、第6図(b
)は従来の固定子の一例を示す平面図、第7図(1)(
b)はそれぞれ他の従来例の縦断面図と水平断面図であ
る。 10・・・永久磁石回転子、20・・・固定子、21・
・・固定子巻線、23・・・幅広磁極、24・・・幅狭
磁極、25a・・・第1の連結鉄芯、25b・・・第2
の連結鉄芯、26−・・補助突片、31・・・ヨーク、
37−・・磁気感応素子。
FIGS. 1(a) and 1(b) are a vertical sectional view and a horizontal sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the same, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the same.
4 and 4 are operation explanatory diagrams of the same as above, FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a current switching circuit used in the above, and FIG. 6 (,) is a perspective view showing an example of a conventional permanent magnet rotor. Figure 6 (b
) is a plan view showing an example of a conventional stator, and Fig. 7 (1) (
b) is a vertical cross-sectional view and a horizontal cross-sectional view of another conventional example, respectively. 10... Permanent magnet rotor, 20... Stator, 21...
... Stator winding, 23... Wide magnetic pole, 24... Narrow magnetic pole, 25a... First connecting iron core, 25b... Second
connecting iron core, 26-... auxiliary protrusion, 31... yoke,
37--Magnetic sensing element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)異磁極を回転方向に等間隔で着磁した2極の永久
磁石回転子と、それぞれ永久磁石回転子の着磁面に対向
する幅広磁極と幅狭磁極とを1極ずつ備えた固定子と、
永久磁石回転子の着磁面に対向する定位置に固定され通
過する永久磁石回転子の磁極の極性を検出する磁気感応
素子と、磁気感応素子により検出された極性に応じて幅
広磁極と幅狭磁極との極性が交互に切り換わるように固
定子巻線に通電する電流切換回路とを備え、固定子は、
永久磁石回転子の外周を囲む形に配設されたヨークと、
永久磁石回転子の回転方向における前後に略対称となる
形状に形成された幅広磁極の中央部とヨークとを磁気結
合し固定子巻線が巻装された第1の連結鉄芯と、第1の
連結鉄芯に対して永久磁石回転子の回転方向に180度
をなす位置に設けられ幅狭磁極の一端部とヨークとを磁
気結合し固定子巻線が巻装された第2の連結鉄芯と、永
久磁石回転子の回転方向における幅狭磁極の上記一端部
側で結合され永久磁石回転子の外周面に沿って配設され
た非磁性体よりなる補助突片とを具備し、幅狭磁極と補
助突片とを結合した形状と幅広磁極の形状とをほぼ等し
くしたことを特徴とするブラシレスモータ。
(1) A stationary device equipped with a two-pole permanent magnet rotor with different magnetic poles magnetized at equal intervals in the rotational direction, and one wide magnetic pole and one narrow magnetic pole, each facing the magnetized surface of the permanent magnet rotor. With a child
A magnetic sensing element is fixed at a fixed position facing the magnetized surface of the permanent magnet rotor and detects the polarity of the magnetic pole of the passing permanent magnet rotor. The stator is equipped with a current switching circuit that energizes the stator windings so that the polarity with the magnetic poles is alternately switched.
A yoke arranged around the outer periphery of the permanent magnet rotor,
A first connecting iron core magnetically couples a yoke to the center part of a wide magnetic pole formed in a shape that is substantially symmetrical in the front and rear directions in the rotational direction of the permanent magnet rotor, and a first connecting iron core around which a stator winding is wound; A second connecting iron is provided at a position making 180 degrees in the rotational direction of the permanent magnet rotor with respect to the connecting iron core, magnetically couples one end of the narrow magnetic pole to the yoke, and is wound with a stator winding. The core includes a core, and an auxiliary protrusion made of a non-magnetic material that is connected to the one end side of the narrow magnetic pole in the rotation direction of the permanent magnet rotor and is disposed along the outer peripheral surface of the permanent magnet rotor. A brushless motor characterized in that the shape of a combination of a narrow magnetic pole and an auxiliary protrusion is approximately equal to the shape of a wide magnetic pole.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6271465A (en) * 1985-09-25 1987-04-02 Matsushita Electric Works Ltd Brushless motor

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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